Устройство для измерения послойных деформаций грунта Советский патент 1981 года по МПК E02D1/00 

Г

Изобретение относится к строительству, а именно к технике для измерений и наблюдений за послойными вертикальными и горизонтальными деформациями грунта в полевых условиях, преимущественно в сложных гидрогеологических и эксплуатационных условиях, например, в основании гидротехнического сооружения.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является устройство для измерения послойных деформаций грунта, включающее заполненную жидким агентом эластичную оболочку и размещенные в ней марки с электрическими контактами, через которые пропущены мерные проволоки, связанные с измерительным приспособлением. Марки установлены на уровнях исследуемых горизонтов и при помощи специальных телескопических шарниров прикреплены к эластичной оболочке, наполненной жидкостью. Устройство устанавливается в специальную скважи«у в массиве грунта. При изменении положения марки в грунте по отношению к соответствующей части подошвы сооружения или поверхности грунта происходит изменение длины мерной проволоки на участке сооружения грунтовая марка , т.е. происходит изменение электрического сопротивления отрезка мерной проволоки на участке грунтовая марка - подошва сооружения. Регистрация линейных вертикальных перемещений осуществляется косвенным путем через изменения сопротивлений участков мерной проволоки 1 .

Однако, известное устройство, обеспечивая точные измерения, вертикальных деформаций, не позволяет измерять горизонтальные перемещения и угол поворота грунта в вертикальной плоскости. .

Цель изобретения - обеспечение возможности измерения горизонтальных

деформаций и угла их поворота в вертикальной плоскости грунта.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения послойных деформаций грунта, включающем заполненную жидким агентом эластичную оболочку и размещенные в ней марки с электрическими контактами, через которые пропущены мерные проволоки, связанные с измерительным приспособлением, каждая марка выполнена в виде пары эластичных колец, размещенных друг над другом и заполненных эпоксидной смолой, причем в плоскости каждого кольца, препендикулярно друг другу установлены гибкие элементы с капиллярными каналами, заполненными ртутью, причем концы каждого гибкого элемента связаны с соответствующим эластичным кольцом и вместе с центром пересече ния гибких элементов соединены с мерными проволоками.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид, (продольный разрез), на фиг. 2 - узел 1 на фигЛ на фиг.З разрез А-А на фиг. 2 (поперечный разрез); на фиг. - схема расчета угла поворота.

В эластичной оболочке 1 на уровня исследуемых горизонтов устроены полые кольца 2, которые послеустановк оболочки Б скважину и заполнения ее жидкостью, заполняются через штуцер под давлением эпоксидной смолой с ютвердителем. Внутри кольца ,в горизонтальной плоскости по перпендикулярным диаметрам натянуты эластичные капилляры 4, нап«Ь 1ненные ртутью 5. Мерная проволока 6 проходит под прямым углом через капилляры в месте их скрещивания и .натянута под действием веса груза, прикрепленного к ее нижнему концу. Верхний конец проволоки закреплен .на поверхности. Внутри капилляров k обеспечивается непрерывный электрический контакт между ртутью 5 и проволокой 6. К концам капилляра k через контакты 7 прикреплены гибкие провода 8. К месту скрещивания капилляров k через контакт 9 прикреплен гибкий провод 10. Второй ряд капилляров 11 располагается параллельно первому (.4 на некотором расстоянии например 1 см). Внутри капилляра 11 обеспеч1 вается непре.равный электрический контакт между ртутью 12 и проволокой 6. К концам капилляров 11 через контакт 13 прикреплены гибкие провода I. К месту скрещивания капилляров 11 через контакт 15 .прикреплен гибкий провод 16. Концы проволоки 6 и гибкие

провода 8,10,-14 и 16 соединяются с измерительным устройством - омметром.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Вертикальные деформации измеряют по изменению сопротивлений отрезков мерной проволоки, заключенным между марками, или концом проволоки и марками. В процессе развития горизонталь$ ных смещений и наклона массива грунта происходит искривление отвода скважины, .а мерная проволока остается прямолинейной,

П ри м ё р. Наклон массива грунQ та имеет место при развитии деформаций в блоках проседающего грунта за пределами источника увлажнения. Кольцо 2 перемещается вместе с грунтом на данном горизонте. Мерная проволока проходит через центры скрещива. ния капилляров, поэтому центры скрещивания остаются неподвижными в горизонтальной плоскости относительно первоначального положения„ Так как другие концы капилляров закреплены на кольце, то они в горизонтальной плоскости поворачиваются вместе с кольцом. Длина и сечение капилляров изменяется. Поэтому изменяется и сопротивление отрезков капилляров между цент5. ром и краями. По величине изменения этого сопротивления можно судить о величинах горизонтальных смещений и величине угла поворота. Для опр еделения величины и направления горизон0тального смещения и угла поворота необходимо замерить попарно сопротивление двух отрезков перпендикулярных эластичных капилляров в каждом ряду между центром и их концами. По тарировочному. графику определяют вёлич1 ну смещения и угол поворота соответственно величинам замеренных сопротивлений.Приблизительно угол поворота марки можно определить

по схеме (фиг.4) . При повороте марки изменяется длина плеча на величину С и становится равной О + С иО-с . УГОЛ noBopoTuoi рассчитывается из условия-tg ct- С/(н/2) . Наличие двух рядов капилляров позволяет разделить деформации грунта в результате горизонтального смещения и от поворота массива. .5 С помощью устройства можно получи полную картину деформации основания (в вертикальном и горизонтальном направлениях, например, развитие просадочных деформаций на открытых участках каналов и бровок, в основаниях Гидротехнических сооружений, под сплошным распластанным сооружением без непосредственного доступа к месту измерения, Формула изобретения Устройство для измерения послойны деформаций грунта, включающее заполненную жидким агентом эластичную обо лочку и размещенные в ней марки с электрическими контактами, через которые пропущены мерные проволоки, связанные с измерительным приспосо5 лением, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности измерения горизонтальных деформаций, а также их угла поворота в вертикальной плоскости, каждая марка выполнена в виде пары эластичных колец, размещенных друг над другом и заполненных эпоксидной смолой, причем в плоскости каждого кольца, перпендикулярно друг другу установлены гибкие элементы с капиллярными каналами, заполненными ртутью, причем концы каждого гибкого элемента связанны с соответствующим эластичным кольцом и вместе с центром пересечения гибких элементов соединены с мерными проволоками. Источники информации принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР N600385, кл. В 02 D 1/00, 1975.

.а

19

1